El doctor Tenma construye al robot Tobio para reemplazar al hijo que perdió, pero lo abandona en cuanto la copia se niega a crecer como un niño real. El profesor Ochanomizu, defensor de los derechos de los robots, lo rescata, le da el nombre de Astro y lo equipa con siete habilidades incorporadas: vuelo a propulsión, fuerza sobrehumana y ojos reflectores, entre otras. El niño crece en un Tokio del futuro cercano donde humanos y robots comparten las calles con recelo. Junto a su hermana robot Uran, Astro enfrenta amenazas que ninguna policía humana podría detener, demostrando que un robot puede elegir proteger a quienes alguna vez lo desecharon.